书名：下沉式黄土窑洞抗震及其加固性能研究
书号：978-7-5239-0243-1
定价：69.8元
作者：张风亮 薛建阳 胡晓锋 崔翔 孙永民 王炯文 刘栩豪 张瑶
出版时间：2025-12-22
出版社：中国电力出版社
页码： 164    字数(千字)：160
开本：16开    版次：1    印次：1

品牌介绍

中国电力出版社成立于 1951 年，作为中国成立最早的中央科技出版社之一，曾隶属于水利电力部、能源部、电力工业部、国家电力公司，现为国家电网公司所属的科技出版社，在电气技术专业出版领域享有极高的声誉。该社作为以图书出版为主体，音像、电子出版物、期刊、网络出版共同发展的大型出版企业，以强大的出版资源和高素质的专业队伍，致力于向读者提供包括电力工程、电气工程、建筑工程、电子技术、信息技术、外语、大中专教材、家教等学科门类齐全的权威出版物，也竭力为广大师生提供精品教材，是教育部和北京市教委规划教材的出版基地之一。

产品特色

已有的研究多集中在建筑设计、人居环境、历史文化等领域，防灾减灾方面成果很少，缺乏石箍窑洞建筑灾变机理研究，以及科学合理的结构性能评估理论和修缮加固技术，严重制约着该类传统民居、红色革命文物的保护与传承。本书可为传统民居保护、黄土窑洞类革命文物修缮的管理人员和技术人员提供指导性意见。

作者介绍

张风亮，男，中共党员，工学博士（后），正高级工程师，陕西省建筑科学研究院有限公司总经理助理、学术委员会办公室主任、建筑结构与施工研究所所长，陕西建科建设特种工程有限公司董事长，博士生导师。主要从事建筑物结构性能评估及其性能提升技术研究、文物建筑超长延寿保护研究。现兼任全国农房建设技术指导专家组成员、住房和城乡建设部防灾研究中心专家委员会委员、中国建筑节能协会工程改造与加固分会专家委员会委员、陕西省科技计划项目评审专家库成员、陕西科技奖励评审专家、陕西省农村危房改造技术专家工作组成员。

内容介绍

下沉式黄土窑洞作为我国西北黄土高原地区独特的传统生土民居形式，承载着重要的生态与文化价值。但其抗震性能较差，在强震作用下易发生拱顶塌落、窑脸垮塌等灾害性破坏，严重威胁居民的生命财产安全。本书正是聚焦于提升此类窑洞的抗震安全性能，深入剖析了下沉式黄土窑洞的结构特点与典型震害模式，综合运用有限元数值模拟与缩尺模型振动台试验等手段，对比分析了加固前后窑洞模型结构在模拟地震作用下的动力响应、破坏机制及承载能力。并提出加固方法，实现加固后结构在设防烈度地震下可实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设防目标。 本书可供传统民居保护、黄土窑洞类建筑修缮的管理人员和技术人员参考使用。
本书适用于本书可供传统民居保护、黄土窑洞类建筑修缮的管理人员和技术人员参考使用。

前言

前言 黄土窑洞作为我国黄土高原上特有的民居建筑形式，顺应自然，依山靠崖，施工简单，造价低廉，由于其深藏在土层之中，具有较好的防火性能和较长的使用寿命。因此，黄土窑洞是“低成本、高环保、低能耗”的民居典范，同时黄土窑洞还承载了大量的红色精神，如枣园革命旧址、杨家岭革命旧址等，这些红色革命文物旧址蕴藏着革命前辈们吃苦耐劳、自力更生、艰苦奋斗的优秀品质。几百年来，黄土窑洞长期经受自然环境风化、雨水侵蚀和地震作用，外加人为破坏以及保护意识欠缺，使得黄土窑洞建筑的生存现状不容乐观。据调研和查阅文献发现，现存的大量黄土窑洞位于高烈度地震设防区，一旦发生地震灾害将会直接危及人民生命财产安全，例如，2008 年汶川地震造成陕西地区大量窑洞倒塌，导致多人伤亡。然而国内外对黄土窑洞的研究主要集中于黄土材料的物理力学性能研究、结构静力及动力有限元分析，对其进行抗震性能的试验研究却寥寥无几，缺乏从结构抗震角度出发提出合理加固方案的研究。 本书主要通过陕西省建筑科学研究院有限公司“传统民居结构安全性能评估与保护”科研团队前期对陕西、山西等5 省、38 个县区、260 个自然村、4000 多户窑居进行的大量调研，并基于所开展的下沉式黄土窑洞振动台试验及其加固模型的振动台试验，结合数值模拟、理论分析及工程实践，分析研究了黄土窑洞的抗震性能、性态水平及性能指标量化，以及加固后的黄土窑洞模型抗震性能和地震破坏模式，为今后黄土窑洞修缮保护提供重要理论依据。 本书共分9 章，主要内容包括：绪论，下沉式黄土窑洞模型振动台试验方案，下沉式黄土窑洞模型振动台试验现象及结果分析，下沉式黄土窑洞地震数值模拟分析，下沉式黄土窑洞加固模型结构振动台试验方案，下沉式黄土窑洞加固模型结构振动台试验现象及结果分析，下沉式黄土窑洞抗震性态水平及性能指标量化，下沉式黄土窑洞加固前后的抗震性能对比及经济性分析，展望。 本书由陕西省建筑科学研究院有限公司张风亮、胡晓锋、崔翔、孙永民、张瑶、王炯文，西安建筑科技大学薛建阳、刘栩豪共同执笔撰写，由张风亮统稿并校阅全书。书中反映了作者及项目组全体成员的研究成果。本书得以顺利完成，还要感谢西安建筑科技大学赵鸿铁教授在研究过程中给予的建设性意见。本书作者向参与本课题的研究成员表示深切的谢意。 本书在编写过程中，参考了大量的国内外文献、同类教材和著作，在此一并致谢。 希望本书能为读者的学习和工作提供帮助，尤其是为传统民居保护、黄土窑洞类革命文物修缮的管理人员和技术人员提供指导性意见。限于作者水平，书中难免有不妥之处，敬请同行专家及广大读者批评指正。 作者 2025 年10 月

目录

目录
前言
1 绪论 1
11 概述 1
12 黄土窑洞的发展及现状 2
121 黄土高原地区窑洞民居的分布及历史 2
122 黄土窑洞的特点 4
13 黄土窑洞的震害 5
14 窑洞传统民居的抗震加固技术 6
15 黄土窑洞的研究现状 6
2 下沉式黄土窑洞模型振动台试验方案 11
21 试验目的 11
22 试验系统及设备 11
221 试验平台 11
222 测试传感器 12
23 振动台模型土箱 13
231 模型土箱的构造要求 14
232 模型土箱的设计及边界处理 14
24 模型相似比设计 15
241 相似理论 15
242 相似比设计的量纲分析法 16
243 模型相似比设计 19
25 试验模型的设计及制作 21
251 试验原型参数 21
252 试验模型参数及制作 22
26 传感器布置 25
27 地震波选取和加载制度 26
271 地震波选取 26
272 加载制度 28
3 下沉式黄土窑洞模型振动台试验现象及结果分析 30
31 试验现象 30
32 模型结构动力特性分析 35
321 自振频率 35
322 阻尼比 38
323 振型 38
33 加速度响应分析 39
331 模型边界效应分析 39
332 关键部位加速度响应 42
34 水平位移响应分析 53
35 破坏机理分析 57
4 下沉式黄土窑洞地震数值模拟分析 60
41 黄土本构模型及参数 60
411 摩尔 库伦模型基本理论 60
412 黄土材料参数 62
42 无限元边界条件及地震动输入 64
421 无限元人工边界的原理 64
422 无限元人工边界地震动输入 66
423 人工边界地震动输入的可行性验证 68
43 下沉式黄土窑洞有限元模型的建立 71
44 下沉式黄土窑洞动力特性分析 72
45 下沉式黄土窑洞地震响应数值模拟分析 74
451 应力分析 75
452 加速度响应及对比分析 82
453 位移响应及对比分析 93
5 下沉式黄土窑洞加固模型结构振动台试验方案 98
51 试验目的 98
52 加固试验模型设计 98
53 模型制作 100
531 模型加固材料 100
532 模型加固施工过程 101
54 试验加载制度 102
6 下沉式黄土窑洞加固模型结构振动台试验现象及结果分析 104
61 试验现象及残损情况 104
62 动力特性分析 111
621 自振频率 111
622 阻尼比 113
63 位移响应分析 114
64 加速度响应分析 120
65 剪力分析 128
66 滞回分析 130
67 耗能分析 131
7 下沉式黄土窑洞抗震性态水平及性能指标量化 134
71 下沉式黄土窑洞的性态水平 134
711 抗震设防水准 134
712 抗震性能水平 134
713 抗震性能目标 135
72 下沉式黄土窑洞抗震性能指标量化 137
73 下沉式黄土窑洞不同性能水平的拱脚 拱顶收敛变形限值 138
8 下沉式黄土窑洞加固前后的抗震性能对比及经济性分析 140
81 下沉式黄土窑洞抗震加固前后的抗震性能对比 140
82 下沉式黄土窑洞加固案例分析 142
83 下沉式黄土窑洞抗震加固经济性分析 143
831 概述 143
832 造价分析模型 143
833 造价分析 144
9 展望 146
参考文献 147